富勒烯、介孔分子筛纳米材料光学传输特性与模拟计算

【摘要】：光子(Photon)具有电子所不具备的优点,即光子在介电材料中的传播速率比电子在金属导体中的传播速率要快得多,并且光子之间没有电子之间的相互作用,能量损耗小。1987年Yablonovitch和John分别提出了介电常数呈周期性分布的材料可以改变在其中传播的光子的行为,并称这种材料为光子晶体(Photonic crystals)。光子晶体中的光子与一般晶体(电子晶体)中的电子相似,都有能带结构,都会因为有杂质和缺陷态的存在而存在局域态。由于光子晶体能够控制光在其中的传播,所以它的应用十分广泛,目前光子晶体已成为世界研究领域的重要课题之一。在光子晶体材料中,某些频率波段的电磁波是被完全禁止传播的,通常将这些被禁止的频率区间称为“光子禁带”(Photonic band gap),如果光的频率落在禁带范围内,则它不能在光子晶体中传播。这种周期性结构控制光的能力远高于普通光学元件控制光的能力,由于其独特的性质,产生了许多崭新的物理特性,可以用于制作全新概念或以前所不能制作的高性能光学器件,如阈值接近于零的半导体激光器、滤波器、光开关、偏振片、光波导等。理论上讲人们可以制造晶格尺寸与光波的波长相对应的任意波段的光子晶体,但由于技术条件的限制目前光子晶体的制备和研究主要集中在波长大于红外、可见光的波段。而波长小于可见光波段的光子晶体的理论和实验研究仍然很少,这主要是由于大部分的材料在低于可见光波段介电函数为一变量呈复数形式,且虚部的值较大,存在严重的吸收;另一方面现有的加工工艺制造具有几个纳米或几十个纳米